城市化对鸟类分布的影响

随着世界各地经济的迅速发展, 城市化进程正以前所未有的速度推进。城市生态系统所具有的片断化和严重干扰等特征均会对野生动物的分布产生限制性影响。城市生物多样性研究及生态学理论在城市规划中的应用对维护城市生态系统的平衡具有重要意义。本文从城市化程度、城市绿地斑块特征以及城市类型3个方面介绍了城市化与鸟类分布的关系,提出从局域和景观2个尺度综合分析城市结构特征对鸟类分布的影响并加强种群水平的研究将更有利于制定合理的城市鸟类保护方案。     

城市化对鸟类分布的影响

随着世界各地经济的迅速发展,城市化进程正以前所未有的速度推进.城市生态系统所具有的片断化和严重干扰等特征均会对野生动物的分布产生限制性影响.城市生物多样性研究及生态学理论在城市规划中的应用对维护城市生态系统的平衡具有重要意义.本文从城市化程度、城市绿地斑块特征以及城市类型3个方面介绍了城市化与鸟类分布的关系,提出从局域和景观2个尺度综合分析城市结构特征对鸟类分布的影响并加强种群水平的研究将更有利于制定合理的城市鸟类保护方案.     

三江源国家公园野生动物保护与管理对策

三江源国家公园是我国首批建立的面积最大的国家公园,也是青藏高原第一个国家公园,对青藏高原乃至我国加快构建以国家公园为主体的自然保护地体系具有里程碑式意义。三江源国家公园野生动物多样性水平高且濒危物种占比大,其中兽类和鸟类受威胁比例分别为32.26%和19.90%;具有丰富的国家重点保护物种及青藏高原特有珍稀物种,包括46.77%的中国或青藏高原特有兽类和7.65%的中国特有鸟类,其生物多样性具有全国乃至全球意义的保护价值。本文简要回顾全球野生动物保护研究重要进展和取得的成果,分析三江源野生动物濒危成因,提出了加强三江源国家公园野生动物动态监测、创新栖息地保护技术、建立野生动物迁移廊道及避难所、开展草畜平衡管理、疫源疫病控制、人兽冲突研究和建立野生动物基因资源库等多项野生动物保护和管理对策,为实现三江源国家公园生态环境严格保护、人与自然和谐共生、区域可持续发展战略提供了有益的参考。     

我国区域尺度生态系统管理中的几个重要生态学命题

生态系统管理学是研究生态系统管理的理论与实践技术,相关政策和管理策略的综合性应用生态学。当前,综合研究全球或区域尺度生态系统管理模式及其相关的重大科学问题不公是人类社会可持续发展的迫切需要,也是生态系统管理学的重要发展方向和科学任务,为此,本文系统地论述了生态服务功能、可持续性、复杂性和不确定性的综合评价与生态学机制,自然资源保护、生态系统健康以及退化生态系统恢复的生态学基础,生态系统管理的基础生态学过程,生态系统适应性管理的理论与实践,生态系统网络研究,监测和成果集成,区域尺度生态系统管理的综合性专题研究等一系列重要生态学命题,讨论了这些生态学命题的国内外研究进展及其发展方向。     

野生动物种间体细胞核移植研究进展

种间体细胞核移植 (Interspecies somatic cell nuclear transfer, iSCNT) 作为体细胞核移植 (Somatic cell nuclear transfer, SCNT) 中极具潜力的研究方向之一,在转基因动物的生产、优良种群的繁育、濒危动物的保护、灭绝物种的“再生”以及野生动物繁育和生物多样性保护等方面具有广泛的应用前景。本文通过对猫科、犬科、牛科、猪科和西貒科等野生动物的种间核移植技术的研究进展和技术屏障进行阐述,为促进iSCNT技术在野生动物繁殖、育种和多样性保护等方面的进一步应用提供理论基础和技术指导。     

自然保护区生物标本资源共享子平台红外相机数据库建设进展

红外相机技术在野生动物调查研究中得到广泛应用, 其发展和普及为中国自然保护地生物多样性保护带来了诸多机会。为进一步推广该技术在我国自然保护地野生动物监测中的应用, 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所在自然保护区生物标本资源共享子平台增设野生动物红外相机数据库专栏, 并通过门户网站“中国自然保护区生物标本资源共享平台” (http://www.papc.cn/)对外发布, 向公众开放, 可以随时查阅、下载信息。本文重点介绍了该平台的野生动物红外相机数据库建设进展, 包括所监测的自然保护区、监测方案、数据规范存储、标准化分析、成果介绍、工作计划等内容。2010-2019年间, 该平台使用红外相机调查技术在全国13个不同类型的保护地开展兽类和鸟类资源调查, 累计27.25万个有效工作日, 共拍摄到8.41万张独立图像, 经鉴定有80种野生兽类和200种野生鸟类, 并利用这些数据对野生动物行为、稀有物种探测、人为干扰, 以及气候变化影响等方面进行研究, 取得了重要的阶段性成果。下一步, 子平台牵头单位将筹建自然保护地红外相机数据共享平台, 制定红外相机调查设计、监测技术、数据格式等统一标准化方案, 逐步完善我国自然保护地野生动物红外相机监测网络。     

野生动物的应激状态研究及其在物种保护上的应用

人类社会的技术进步及经济活动产生了多种干扰野生动物生存的因子,这些因子是导致许多野生动物处于行为和生理应激状态的应激原,并可能弱化野生动物的存活、繁殖及免疫力。野生动物应激状态的测度主要是行为和生理指标,纵观现有的研究成果,目前研究的热点主要集中于几个重要的应激原,主要涉及人工饲养条件的野生动物及少数自由生活的物种,且仍处于积累阶段,尤其是有待加强濒危物种应激状态与保护实践的研究。鉴于此,本文按因子属性将应激原分为物理、化学、生物及人工操作等四类,系统归纳现有研究成果。在此基础上,从濒危物种保护生物学角度,注重基础研究与保护实践的有机结合,提出未来研究的重点,以期有益于野生动物的保护实践。     

岩羊(Pseudois nayaur)研究概述

野生动物管理需要生境质量、行为学、种群动态以及种间关系等数据支持。岩羊(Pseudois nayaur)作为我国Ⅱ级保护动物,是雪豹(Panthera uncia)、狼(Canis lupus)、棕熊(Ursus arctos)等珍稀食肉目动物的重要食物来源。20世纪,岩羊作为重要的狩猎物种被大量捕杀贩卖,影响了该物种的种群规模和分布,也影响了雪豹等动物的食物资源。当前,由于缺乏野生动物管理所需数据,岩羊保护与人类利益发生冲突十分常见。岩羊主要分布于青藏高原及周边地区,种群分布及行为学相关研究主要集中在国内的宁夏、甘肃、青海和新疆等省份;在境外地区,印度、尼泊尔等国也有岩羊的反捕食栖息方面研究的报道,而高原中部地区岩羊种群的研究却非常少。当前研究存在主要问题:分类学上对亚种间分化争议较大,栖息地质量评估无法满足岩羊有效管理,网围栏架设等人类活动干扰其生存并间接影响濒危物种雪豹的保护等。此外,有关岩羊动物疫病流行病学、肠道微生物及动物营养学等报道,尚缺乏对岩羊与家畜交叉感染相关案例的深度分析。已有的研究有助于认识物种分化和对环境的适应机制,但对岩羊宏观生态学研究不够系统,仍存在大部分地区种群动态数据不足、亚种分类和地理划分不清等问题。近年来,随着新技术的发展,应用分子识别、计算机识别、无人机技术和红外相机技术等对岩羊进行宏观生态学研究成为热点,建议加大对矮岩羊种群和贺兰山岩羊种群的保护;对保护区内应用新技术构建全面的野生动物及环境监测系统,从而对野生动物的种群分布动态和生存状态能够进行有效监测;增加对区外野生动物的调查频率,及时建立保护区、扩大保护区范围并建立相应的监测站。     

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

通量观测是定量描述土壤-植被-大气间物质循环和能量交换过程的基础。涡度相关技术作为直接测量植被冠层与大气间能量与物质交换通量的技术手段, 已经逐步发展成为国际通用的通量观测标准方法。随着涡度相关技术在全球碳水循环研究中的广泛应用, 长期连续的通量观测正在为准确评价生态系统碳固持能力、水分和能量平衡状况、生态系统对全球气候变化的反馈作用、区域和全球尺度模型的优化与验证、极端事件对生态系统结构与功能影响等方面的研究提供重要数据支撑和机制理解途径。通过站点尺度通量长期动态观测, 明确了不同气候区和植被类型生态系统碳水通量强度基线及其季节与年际变异特征。通过多站点联网观测, 在区域和全球尺度研究生态系统碳通量空间变异特征, 揭示了区域尺度上温度和降水对生态系统碳通量空间格局的生物地理学控制机制。该文概括地介绍了涡度相关技术的基本原理、假设与系统构成, 总结了涡度通量长期联网观测在陆地生态系统碳水通量研究中的主要应用, 并对通量研究发展前景进行了展望。     

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

通量观测是定量描述土壤-植被-大气间物质循环和能量交换过程的基础。涡度相关技术作为直接测量植被冠层与大气间能量与物质交换通量的技术手段,已经逐步发展成为国际通用的通量观测标准方法。随着涡度相关技术在全球碳水循环研究中的广泛应用,长期连续的通量观测正在为准确评价生态系统碳固持能力、水分和能量平衡状况、生态系统对全球气候变化的反馈作用、区域和全球尺度模型的优化与验证、极端事件对生态系统结构与功能影响等方面的研究提供重要数据支撑和机制理解途径。通过站点尺度通量长期动态观测,明确了不同气候区和植被类型生态系统碳水通量强度基线及其季节与年际变异特征。通过多站点联网观测,在区域和全球尺度研究生态系统碳通量空间变异特征,揭示了区域尺度上温度和降水对生态系统碳通量空间格局的生物地理学控制机制。该文概括地介绍了涡度相关技术的基本原理、假设与系统构成,总结了涡度通量长期联网观测在陆地生态系统碳水通量研究中的主要应用,并对通量研究发展前景进行了展望。     

Ecological impacts of nitrogen deposition on terrestrial ecosystems: research progresses and prospects

Due to huge consumption of fossil fuels and chemical fertilizers, substantial amount of anthropogenic reactive nitrogen (N) has been released into the environment. Therefore, N deposition has gradually increased worldwide and become one of the most important issues of global change. China has been a N deposition hotspot, and N deposition is projected to last long duration, which poses serious threats to ecosystem stability and functionality. In this synthesis paper, we summarized the impacts of N deposition on aboveground vegetation, soil microorganisms and biogeochemical cycling of major elements (carbon, N and phosphorus) in terrestrial ecosystems by outlining the progresses in the research field during the past 40 years. Results indicate that the accumulation of reactive N compounds induced by N deposition alters the soil environment, ecological stoichiometric balance and species co-occurrence patterns, thereby changing biodiversity and ecosystem functions. The rates, forms and duration of N deposition and the homeostasis of biosystem together with abiotic environments determine the direction and extent of the ecosystem response to N deposition. Through analysing local and foreign studies in this research area, we explore the weaknesses of relevant research that are being conducted in China. To advance the basic research on and risk management of N deposition, we propose the establishment of a N deposition monitoring and research network across the country with consideration of different ecosystems to promote regional and global risk assessments. Future research should highlight the combined multiple factors with N deposition and conduct direct and in-depth mechanism studies.     

Review on detection of critical transition in ecosystems

当一个存在多稳态的生态系统临近突变阈值点时, 外界条件即使发生一个微小变化, 也会引发生态系统的剧烈响应, 使之进入结构和功能截然不同的另一稳定状态, 这种现象称为重大突变(critical transition)。重大突变所导致的稳态转换总是伴随着生态系统服务的急剧变化, 可能对人类可持续发展产生重大影响。预测生态系统突变的发生非常困难, 但科学家在此领域的大量研究结果表明, 通过监测一些通用指标可以判断生态系统是否不断临近重大突变阈值点, 进而可以进行生态系统重大突变预警。该文对近年来生态系统重大突变检测领域所取得的成果进行总结与归纳, 论述了生态系统重大突变的产生机制及其后果, 介绍了生态系统突变预警信号提取的理论基础, 从时间和空间两个维度总结了近年来生态系统重大突变预警信号的提取方法, 概述了当前研究面临的挑战, 指出生态系统突变预警信号的检测应充分利用时空动态数据, 并且联合多个指标, 从多个角度进行综合预警, 此外, 还应重视生态系统结构与重大突变之间的关系, 增强生态系统突变预警能力。     

Global change and ecosystems research progress and prospect

全球变化与生态系统研究是一个宏观与微观相互交叉、多学科相互渗透的前沿科学领域, 重点研究生态系统结构和功能对全球变化的响应及反馈作用, 其目标是实现人类对生态系统服务的可持续利用。《植物生态学报》的《全球变化与生态系统》专辑在对国内外全球变化研究进行历史回顾和综合分析的基础上, 总结了全球变化与生态系统研究的阶段性重大进展及存在的主要问题, 并对全球变化研究的前沿方向进行展望和建议。根据研究内容和对象, 该专辑系统地综述了不同全球变化因子, 包括CO₂和O₃浓度升高、气候变暖、降水格局改变、氮沉降增加、土地利用变化等对陆地植物生理生态、群落结构及生态系统功能等的影响以及全球变化对海洋生态系统的影响; 探讨生态系统关键过程以及生物多样性的变化; 在明确全球变化生态效应的基础上, 阐明这些影响对气候和环境变化的反馈机制, 为构筑全球变化的适应对策提供生态学理论基础。     

Response and adaptation of terrestrial ecosystem processes to climate warming

陆地生态系统包含一系列时空连续、尺度多元且互相联系的生态学过程。由于大部分生态学过程都受到温度调控, 因此气候变暖会对全球陆地生态系统产生深远的影响。近年来, 全球变化生态学的基本科学问题之一是陆地生态系统的关键过程如何响应与适应全球气候变暖。围绕该问题, 该文梳理了近年来的研究进展, 重点关注植物生理生态过程、物候期、群落动态、生产力及其分配、凋落物与土壤有机质分解、养分循环等过程对温度升高的响应与适应机理。通过定量分析近20年来发表于主流期刊的相关论文, 展望了该领域的前沿方向, 包括物种性状对生态系统过程的预测能力, 生物地球化学循环的耦合过程, 极端高温与低温事件的响应与适应机理, 不对称气候变暖的影响机理和基于过程的生态系统模拟预测等。基于这些研究进展, 该文建议进一步研究陆地生态系统如何适应气候变暖, 更多关注我国的特色生态系统类型, 并整合实验、观测或模型等研究手段开展跨尺度的合作研究。     

中国野生动物红外相机监测与研究: 现状及未来

智能传感器、人工智能、信息技术等现代科学技术的创新应用极大地提升了人类在全球生物多样性保护和恢复方面的潜力。结合国内外相关研究案例, 本文的主要内容包括: (1)对过去30年间(1991-2021年)中国野生动物红外相机监测研究相关文献资料进行总结分析; (2)结合国内2011年以来的典型案例, 对技术方法、物种发现与编目、形态与行为研究、生态学研究和保护管理等主题领域的进展进行总结分析; (3)结合国外近期的典型案例, 对红外相机监测与研究的重点领域进行评估分析; (4)对中国野生动物红外相机监测研究的未来发展提出相关建议。通过回顾, 本文旨在明晰国内外红外相机技术在野生动物监测研究中的创新应用和发展趋势, 为中国在该领域的未来发展提供参考依据, 以便更好地服务于中国生物多样性监测与研究网络建设和以国家公园为主体的自然保护地体系建设, 为推进国家生态文明建设、保障生态安全和生物安全提供决策支持和科学依据。     

水分再分配对土壤-植物系统养分循环的生态意义

水分再分配(hydraulic redistribution, HR)作为一个普遍存在的生物物理过程, 在缓解植物干旱胁迫、调节植物种间关系和群落组成、影响生态系统水碳平衡等方面具有重要的生态意义。近年来, 同位素标记示踪技术的应用促进了HR的深入研究, 该文综述了HR对土壤-植被系统养分循环的影响。HR能改善干燥土层的水分状况, 防止根系栓塞, 促进细根存活与生长, 提高微生物活性, 从而促进植物对表层土壤养分(尤其是氮)的吸收; HR还通过水分下传作用促进植物对深层土壤中磷和金属离子的吸收。HR促进土壤养分库的上下交换与流动, 调节植物与土壤的氮磷比, 因此其影响可能具有全球意义。在全球变化(如氮沉降)背景下, 有必要深入探索HR在生物地球化学循环过程中的影响和作用, 并将其纳入生态系统模型中。     

生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范

本文主要介绍国家重点研发计划2016年首批立项的重点专项"生态系统关键参量监测设备研制与生态物联网示范"(2016YFC500100)的项目立项背景、主要研究内容及总体目标。本项目紧密围绕国家生态监测需求,与国际上生态监测科学技术前沿并跑,研发生态系统关键参量监测设备和生态物联网关键技术,开展示范和产业化推广,推动我国生态监测技术的自主创新,服务我国脆弱生态修复与保护需求,增强我国生态监测的立体化、自动化、智能化水平,满足国家实时生态监测的需求。     

Effects of extreme drought on terrestrial ecosystems: review and prospects

作为地球表层重要的组成部分, 陆地生态系统是人类生存和发展的重要场所。进入21世纪以来, 气候变化导致干旱事件发生的强度、频度和持续时间显著增加, 对陆地生态系统带来深远的影响, 严重制约甚至威胁人类社会的可持续发展。因此, 开展极端干旱对陆地生态系统影响的研究并评估其生态风险效应, 是当前全球变化领域研究的重点问题。该文从植物生理生态过程、生物地球化学循环、生物多样性以及生态系统结构和功能4个方面综述了极端干旱对陆地生态系统的影响, 并对当前的研究热点进行探讨, 深度剖析当前研究中存在的难点问题和未来可能的发展方向, 以期为未来开展干旱对陆地生态系统影响的观测与预测研究提供参考, 为在未来干旱影响下加强陆地生态系统风险评估和管理提供新思路。     

新一代遥感技术助力生态系统生态学研究

随着气候变化和人类活动的加剧, 生态系统正处于剧烈变化中, 生态学家需要从更大的时空尺度去理解生态系统过程和变化规律, 应对全球变化带来的威胁和挑战。传统地面调查方法主要获取的是样方尺度、离散的数据, 难以满足大尺度生态系统研究对数据时空连续性的要求。相比于传统地面调查方法, 遥感技术具有实时获取、重复监测以及多时空尺度的特点, 弥补了传统地面调查方法空间观测尺度有限的缺点。遥感通过分析电磁波信息从而识别地物属性和特征, 反演生态系统组成、能量流动和物质循环过程中的关键要素, 已逐渐成为生态学研究中必不可少的数据来源。近年来, 随着激光雷达、日光诱导叶绿素荧光等新型遥感技术以及无人机、背包等近地面遥感平台的发展, 个人化、定制化的近地面遥感观测逐渐成熟, 新一代遥感技术正在推动遥感信息“二维向三维”的转变, 为传统样地观测与卫星遥感之间搭建了尺度推绎桥梁, 这也给生态系统生态学带来了新的机遇, 推动生态系统生态学向多尺度、多过程、多学科、多途径发展。因此, 该文从生态系统生态学角度出发, 重点关注陆地生态系统中生物组分, 并分别从生态系统类型、结构、功能和生物多样性等方面, 结合作者在实际研究工作中的主要成果和该领域国际前沿动态, 阐述遥感技术在生态系统生态学中的研究现状并指出我国生态系统遥感监测领域发展方向及亟待解决的问题。